Caracterização fisiológica e bioquímica do padrão de desenvolvimento de estruturas semelhantes à protocormos de Cattleya tigrina A. Richard

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Recursos Genéticos Vegetais, Florianópolis, 2016.As orquídeas compreendem espécies frequentes do bioma Mata Atlântica, as quais têm sofrido ameaça continua devido à destruição e fragmentação dos seus habitats naturais. Devido às características ornamentais e paisagísticas, elas têm sido extraídas desordenadamente de seus habitats e comercializadas em todo o país. Técnicas de cultura de tecidos abrangem ferramentas que podem ser aplicadas à propagação massal e a conservação de orquídeas em extinção. Durante o estabelecimento in vitro, um padrão de resposta morfogênico definido como estruturas semelhantes à protocormos (ESPs) tem sido proposto para várias espécies de orquídeas como a espécie em estudo. Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi avaliar o padrão de desenvolvimento de ESPs em Cattleya tigrina, visando o avanço no conhecimento desta rota da morfogênese e dos fatores que modulam, bem como, suas aplicações para a conservação e propagação de germoplasma. Explantes foliares, obtidos de plantas jovens, micropropagadas in vitro foram inoculados em meio de cultura MS/2 suplementado com 9µM de TDZ, para a indução e desenvolvimento das ESPs. As culturas foram coletadas aos zero, dois, sete, 14, 30, 60 e 100 dias de cultivo para posteriores análises. Realizou-se análises proteômicas mediante a combinação de géis bidimensionais e espectrometria de massas. Adicionalmente, foram realizadas avaliações do padrão de carboidratos solúveis totais e amido, qualificação dos açúcares e quantificação do hormônio AIA (ácido indol-3-acético) durante a indução e desenvolvimento das ESPs. Através dos resultados foi possível verificar uma reprogramação gênica durante a indução e desenvolvimento dessas estruturas, acompanhada de alterações anatômicas, bioquímicas e metabólicas. Na indução das ESPs foi possível verificar um número significativo de proteínas expressas ao zero dia de cultivo, quando comparado aos demais tempos de cultivo. Proteínas relacionadas ao metabolismo energético e carboidratos; defesa e resposta ao estresse e síntese de proteínas apresentaram significativas alterações na sua expressão durante a indução das ESPs. Durante o desenvolvimento das ESPs alterações na expressão de proteínas associadas aos processos metabólicos; metabolismo energético e carboidratos; ciclo celular e metabolismo secundário e fitohormônios, contribuíram no elevado potencial regenerativo dessas estruturas. Aos 100 dias de cultivo houve maior expressão de proteínas em relação aos demais tempos, o que pode estar relacionado com a ativação do metabolismo em relação ao desenvolvimento das ESPs. Em relação as avalições bioquímicas, foi possível observar que a indução e o desenvolvimento das ESPs foram claramente acompanhados por um aumento nos teores de AIA e diminuição nos teores de açúcares, sendo que este sinal parece ter sido importante para que as células se diferenciassem e adquirissem a necessária competência. Os resultados aqui obtidos ampliam a base científica para aprofundar a compreensão dos fatores que modulam o processo de indução e desenvolvimento das ESPs em C. tigrina.Abstract : Orchids are species of the Atlantic Forest biome, which are under continuing threat due to the destruction and fragmentation of their natural habitats. Because of its ornamental features, they have been inordinately taken from their habitats and marketed throughout the country. Tissue culture techniques include tools that can be applied to mass propagation and conservation of endangered orchids. During establishment of in vitro cultures of this species, a pattern of morphogenic response defined as protocorm-like bodies (PLBs) have been proposed for various orchid species as the species under study. In this context, the aim of this study was to evaluate the PLBs development pattern in C. tigrina for the advancement in knowledge of this morphogenetic route (pathways) and the factors that modulate, and their applications in the conservation and propagation of germplasm. Leaf explants obtained from young plants, in vitro micropropagated were inoculated into culture medium MS/2 supplemented with 9µM TDZ for the induction and development of PLBs. The cultures were collected after zero, two, seven, 14, 30, 60 and 100 days of cultivation, for further analysis. Proteomic analysis were performed by combining two-dimensional gels and mass spectrometry. Additionally, we performed standard evaluations of total soluble carbohydrates and starch, sugars qualification and quantification of the IAA (Indole-3-acetic acid) hormone during induction and development of PLBs .Through the results it was possible to check a reprogramming of gene during induction and development of these structures, accompanied by anatomical, biochemical and metabolic changes.The induction of PLBs observed a significant number of proteins expressed to zero days of culture, when compared to other cultivation times. Proteins related to energy and carbohydrate metabolism; defense and response to stress and in protein synthesis showed significant changes in expression during induction of PLBs. During the development of PLBs changes in expression of proteins associated with metabolic processes; energy and carbohydrate metabolism; cell cycle and secondary metabolism and phytohormones, contributed to the high regenerative potential of these structures. After 100 days of cultivation there was greater expression of proteins compared to the other times, which may be related to metabolic activation in relation to the development of PLBs. Regarding the biochemical evaluations, it was observed that the induction and development of PLBs was clearly accompanied by an increase in IAA level and a decrease in sugar content, and this signal appears to be important for cells to differentiate and acquire the necessary competence. The results obtained broaden the scientific basis for a deeper understanding of the factors that modulate the process of induction and development of PLBs in C. tigrina